地理信息工程技術(shù)發(fā)展歷程與展望ppt課件

.,1,地理空間信息工程技術(shù)發(fā)展歷程及展望,吳柏燕2011.5.7,.,2,什么是地理空間信息工程技術(shù)？,地理空間信息工程技術(shù)，是在計算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和地理空間信息技術(shù)的支持下，運用信息科學(xué)和系統(tǒng)工程理論和方法，描述和表達(dá)地球數(shù)據(jù)場和信息流的技術(shù)，是地理空間信息感知、采集、傳輸、存儲與管理、分析、可視化與應(yīng)用技術(shù)的總稱。,1,.,3,科學(xué)活動需要地理空間信息工程技術(shù),科學(xué)活動的手段包括兩類,一類是硬件，如科學(xué)儀器和設(shè)備等，是人體器官的延長。,另一類是軟件，如科學(xué)理論和科學(xué)方法等，是人體器官的擴(kuò)大。,隨著科學(xué)的發(fā)展和認(rèn)識的深化，工具要素處于越來越重要的地位！,2,.,4,人類生活在地球上，人類的一切活動無不與地理空間信息相關(guān)。什么時間，什么地點，發(fā)生了什么事情，為什么發(fā)生在這里，事發(fā)地點的環(huán)境及其與周圍環(huán)境的關(guān)系，這都是人們比以往任何時候都更為關(guān)心的問題。時間、空間、屬性，這是地理空間信息的三要素，每個人的工作、生活和學(xué)習(xí)中每時每刻都會涉及到,人類活動需要地理空間信息工程技術(shù),2,.,5,極端天氣、環(huán)境惡化、災(zāi)害頻發(fā)需要人們采用先進(jìn)手段對細(xì)微征兆進(jìn)行精確監(jiān)測，準(zhǔn)確作出判斷，及時發(fā)出預(yù)警；對突發(fā)性災(zāi)害能夠作出快速反應(yīng)，科學(xué)指揮應(yīng)對。,防災(zāi)救災(zāi)需要地理空間信息工程技術(shù),2,.,6,2,人類借助什么來認(rèn)識變化著的世界或人類自身賴以生存和發(fā)展的地理環(huán)境呢？,這是地理空間信息工程技術(shù)要解決的問題！,.,7,地理信息系統(tǒng)（GIS）,3,.,8,地理信息系統(tǒng)（GIS）,3,.,9,GIS反映了客觀世界的空間關(guān)系和空間結(jié)構(gòu)，是人們表達(dá)世界、認(rèn)識世界和改變世界的新的技術(shù)手段,地理信息系統(tǒng)（GIS）,2,.,10,紙質(zhì)地圖（固化）數(shù)字（電子）地圖地圖圖庫地圖數(shù)據(jù)庫地理數(shù)據(jù)庫非計算機(jī)化的地理信息系統(tǒng)（地圖，系列地圖，地圖集）計算機(jī)化的地理信息系統(tǒng)滯后的信息實時/準(zhǔn)實時的信息“一家一戶”的GIS地理信息共享信息資源共享服務(wù)共享,地理空間信息應(yīng)用方式的發(fā)展變化,3,.,11,地理信息系統(tǒng)功能上的變化,3,.,12,互聯(lián)網(wǎng)資源配置的變遷,3,.,13,GIS體系結(jié)構(gòu)的變化,3,基于主機(jī)的GIS,基于局域網(wǎng)的GIS（C/S）,WebGIS（B/S）,分布式GIS,開放式GIS,GISCloudWebServiceGridService,共享和開放是GIS技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,.,14,GIS開發(fā)模式的變化,3,GIS功能包,集成式GIS,模塊式GIS,組件式GIS,WebService封裝組件,.,15,地理信息系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域急速擴(kuò)展，分布異構(gòu)的系統(tǒng)不斷增多，信息不能共享、系統(tǒng)不能互聯(lián)互通互操作。造成重復(fù)建設(shè)、應(yīng)用效率低下，不能解決重大復(fù)雜問題，難以滿足多種應(yīng)用要求。,當(dāng)前面臨的突出問題：之一,4,.,16,作為地理信息系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)源的對地觀測數(shù)據(jù)具有多參照系、多類型、多尺度、多時態(tài)、多語義等特點，導(dǎo)致集成應(yīng)用的數(shù)據(jù)不一致、不連續(xù)問題突出.,當(dāng)前面臨的突出問題：之二,4,.,17,地理信息系統(tǒng)對物理世界的數(shù)字化描述和表達(dá)與物理世界相分離，即網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字虛擬空間與物理世界空間相分離，對物理世界的智能感知和信息處理手段落后，信息源的實時性差，應(yīng)用效率和智能化程度低。,當(dāng)前面臨的突出問題：之三,4,.,18,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，地理空間信息服務(wù)面臨三個方面的矛盾：“質(zhì)”與“量”“供”與“需”“零”與“整”,當(dāng)前面臨的突出問題：之四,4,必須注意的是，在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)，影響網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量的是數(shù)據(jù)量；而客戶端需要的是信息，影響客戶滿足程度的是信息量。衡量一個服務(wù)的質(zhì)量如何，不應(yīng)該看到達(dá)客戶端的數(shù)據(jù)量大小，而應(yīng)該看客戶得到的信息的多少。地理信息的量與數(shù)據(jù)量之間的關(guān)系是非線性的。因此，對于地理信息而言，有必要研究信息量與數(shù)據(jù)量之間的關(guān)系，用信息量的大小來優(yōu)化數(shù)據(jù)的傳輸策略,.,19,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，地理空間信息服務(wù)面臨三個方面的矛盾：“質(zhì)”與“量”“供”與“需”“零”與“整”,當(dāng)前面臨的突出問題：之四,4,用戶的需求同服務(wù)提供者或服務(wù)中介之間對地理世界的認(rèn)知、理解和表達(dá)上普遍存在著差異，造成了“供”與“需”之間難以無縫、順暢地交流。,.,20,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，地理空間信息服務(wù)面臨三個方面的矛盾：“質(zhì)”與“量”“供”與“需”“零”與“整”,當(dāng)前面臨的突出問題：之四,4,分布和共享的理念使得空間信息應(yīng)用專注于局部和單一服務(wù)的構(gòu)建，同大型GIS軟件相比，服務(wù)實現(xiàn)了化整為零，但為了滿足用戶高層應(yīng)用的需求，又往往要將簡單的服務(wù)組合成一個復(fù)雜的服務(wù)，在這個逆向的過程中，必然會產(chǎn)生不可預(yù)知的復(fù)雜性。,.,21,利用網(wǎng)格計算以集成WebService服務(wù)見長的特點，把地理信息系統(tǒng)建設(shè)的著眼點放在基于網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格的服務(wù)體系的能力上，并基于云計算模式來擴(kuò)展網(wǎng)格節(jié)點的能力。,解決問題的出路：總的指導(dǎo)思想,4,.,22,以網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格環(huán)境為平臺，以地理空間信息服務(wù)為核心，各種地理信息工程要素（信息獲取、處理與服務(wù)）、信息工程單元（信息管理、生產(chǎn)與科研單位）、信息系統(tǒng)（信息獲取、處理、生產(chǎn)與服務(wù)系統(tǒng)）在網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格環(huán)境下，按照一定的組織結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系，并遵循相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的整體系統(tǒng)。,基于網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格的地理信息服務(wù)體系的思路,4,.,23,基于網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格的地理信息服務(wù)體系的思路,4,.,24,思路：建立在HTTP分布式平臺上的一種地理信息服務(wù)技術(shù)，在OGC與TC211一系列標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范指導(dǎo)下，遵循指定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以發(fā)送消息的方式傳遞數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地理信息共享與空間數(shù)據(jù)互操作。,技術(shù)前沿之一：地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù),4,.,25,基本架構(gòu)：基本組件：GIS數(shù)據(jù)，WebService,UDDI注冊中心；客戶端及SOAP和WSDL協(xié)議等?；静襟E：（1）注冊在UDDI注冊中心注冊（2）查找在注冊中心查找滿足客戶端需要的WebService（3）綁定服務(wù)根據(jù)注冊中心返回的WSDL文檔描述的WebService地址綁定服務(wù)（4）客戶端調(diào)用服務(wù),技術(shù)前沿之一：地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù),4,.,26,技術(shù)前沿之一：地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù),4,.,27,技術(shù)前沿之一：地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù),4,.,28,存在問題：服務(wù)資源不可控，服務(wù)遍及整個網(wǎng)絡(luò)，查找、使用、評價困難，影響服務(wù)效能；共享程度低，對數(shù)據(jù)服務(wù)共享比較有效，對功能服務(wù)共享難度較大，無法實現(xiàn)不同GIS系統(tǒng)之間的深度共享和協(xié)同工作。,技術(shù)前沿之一：地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù),4,.,29,技術(shù)前沿之二：信息資源共享技術(shù),4,應(yīng)用1,應(yīng)用2,應(yīng)用n,系統(tǒng)1,系統(tǒng)2,系統(tǒng)n,傳統(tǒng)環(huán)境下,.,30,技術(shù)前沿之二：信息資源共享技術(shù),4,.,31,技術(shù)前沿之二：信息資源共享技術(shù),4,網(wǎng)格服務(wù)一種可控的、高效的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（WebService）。就其本質(zhì)而言，其目的是要利用網(wǎng)絡(luò)把分布在不同地理位置的計算機(jī)組織成一臺“虛擬的超級計算機(jī)”，實現(xiàn)所有網(wǎng)格節(jié)點上的計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、軟件資源、通信資源、知識資源，專家資源的全面共享和協(xié)同工作，即將網(wǎng)格上的所有資源動態(tài)集成起來，形成一個有機(jī)整體，“在動態(tài)變化的多個組織間共享資源和協(xié)同解決問題”。,.,32,技術(shù)前沿之二：信息資源共享技術(shù),4,.,33,技術(shù)前沿之三：基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù),4,目前地理信息系統(tǒng)存在的根本問題：地理信息系統(tǒng)是網(wǎng)上的數(shù)字世界，它與現(xiàn)實的物理世界是分離的，這就導(dǎo)致其服務(wù)的時效性、對現(xiàn)實客觀世界的可操作性差（監(jiān)控、判斷、決策）。,.,34,技術(shù)前沿之三：基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù),4,這里的傳感器網(wǎng)絡(luò)，指衛(wèi)星傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)把網(wǎng)上數(shù)字世界同現(xiàn)實物理世界緊密縫合在一起，利用云計算技術(shù)對實時感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實現(xiàn)更透徹的感知、更全面的互聯(lián)、更深度的整合、更協(xié)同的運作、更智能的服務(wù)。,.,35,技術(shù)前沿之三：基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù),4,云計算：云計算是方法論，是思維方式和工作方法的改變，是一種新的服務(wù)模式，是革命性的變化，而不是單純的技術(shù)問題。云計算以應(yīng)用為目的，通過互聯(lián)網(wǎng)將大量的硬件、軟件、數(shù)據(jù)資源按照一定的結(jié)構(gòu)體系連接起來，并隨應(yīng)用需求和變化不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)體系，建立一個內(nèi)耗最小，功能最大的虛擬資源服務(wù)中心，并將其作為服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給用戶。,.,36,技術(shù)前沿之三：基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù),4,對于智能服務(wù)而言，云計算有可能解決以下三個問題：基于云計算的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的集成、融合與同化，提供一致性的數(shù)據(jù)服務(wù)；云計算公共服務(wù)平臺支持動態(tài)增量感知數(shù)據(jù)的存儲與管理；基于云計算公共服務(wù)平臺的“軟件集服務(wù)”及系統(tǒng)集成，根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)調(diào)整、修改軟件并實現(xiàn)系統(tǒng)的集成。,.,37,技術(shù)前沿之三：基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù),4,對于智能服務(wù)而言，云計算有可能解決以下三個問題：基于云計算的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的集成、融合與同化，提供一致性的數(shù)據(jù)服務(wù)；云計算公共服務(wù)平臺支持動態(tài)增量感知數(shù)據(jù)的存儲與管理；基于云計算公共服務(wù)平臺的“軟件集服務(wù)”及系統(tǒng)集成，根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)調(diào)整、修改軟件并實現(xiàn)系統(tǒng)的集成。,.,38,技術(shù)前沿之三：基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù),4,關(guān)鍵技術(shù)：如何實現(xiàn)“數(shù)據(jù)-信息-知識-決策支持”？如何實現(xiàn)基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)增量數(shù)據(jù)的存儲、管理和快速處理？,.,39,總結(jié),5,目前的地理信息工程技術(shù)面臨著許多問題。如：信息資源不能共享，系統(tǒng)之間不能互聯(lián)互通互操作；數(shù)據(jù)源具有多參照系、多類型、多時態(tài)、多尺度、多語義等特點，導(dǎo)致集成應(yīng)用的數(shù)據(jù)不一致、不連續(xù)等問題；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下“質(zhì)”與“量”、“供”與“需”、“零”與“整”的矛盾；網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字世界與現(xiàn)實的物理世界的分離，導(dǎo)致應(yīng)用時效性和智能化程度低。,.,40,總結(jié),5,解決目前存在的問題的總體思路，是要把地理信息系統(tǒng)建設(shè)的著眼點放在基于網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格環(huán)境